编译原理第5章语义分析和中间代码产生.ppt

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1、第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,1,第五章语法制导翻译和中间代码产生,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,2,语义分析的任务：根据语法成分的结构，分析其含义，并用一种内部形式（中间代码）或直接用目标语言表示出来。具体：静态语义检查和翻译包括：类型检查（操作符是否相容，例如%）控制流检查（break是否有switch和for,while）一致性检查（int a;float a;）相关名字检查、等等,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,3,5.1 属性文法一、属性,一、属性：一般用来描述客观存在的事物或人的特性

2、。例如，学生的姓名、年龄、性别等；商品的颜色、重量、单价等。编译技术中用属性来描述计算机处理对象的特征。例如：X.Type,X.Place,X.val等分别描述X的类型，存储位置、值等不同的特征。属性分两类：综合属性：一般用于“自下而上”传递信息。继承属性：一般用于“自上而下”传递信息。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,4,二、属性文法,对于某个压缩了的上下文无关文法，当为每个文法符号引进一组属性，且让该文法中的重写规则附加以语义规则时，称该上下文无关文法为属性文法。形式定义：一个属性文法形式上定义为一个三元组AG,AG=(G,V,E)。其中G表示一个上下文无关

3、文法；V表示属性的有穷集；E表示属性的断言或谓词的有穷集。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,5,三、综合属性,从语法分析树的角度来看，如果一个结点的某一属性，其值由子结点的属性之值来计算，则称该属性为综合属性。综合属性用于“自下而上”传递信息。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,6,例1：算术表达式求值的属性文法。规则式语义规则1.LEprint(E.val)2.EE1+TE.val:=E1.val+T.val3.ETE.val:=T.val4.TT1*FT.val:=T1.val*F.val5.TFT.val:=F.val6.F(

4、E)F.val:=E.val7.FdigitF.val:=digit.lexval,与规则式关联的每一个语义规则的左部符号E,T,F等的属性值的计算由右部非终结符决定，这种属性称为综合属性。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,7,求：3*5+4,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,8,四、继承属性,语法树分析中，若一个结点的某个属性之值由该结点的兄弟结点和/或父结点的属性之值来计算，则此结点的属性称为继承属性。继承属性用于“自上而下”传递信息。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,9,例2、说明语句中简单变量

5、类型信息的属性文法。规则式语义规则1.DTLL.in:=T.type2.TintT.type:=integer3.TrealT.type:=real4.LL1,idL1.in:=L.inaddtype(id.entry,L.in)5.Lidaddtype(id.entry,L.in),过程addtype把每一个标识符id的类型信息(由L.in继承)登录在符号表的相关项id.entry中。,DT L int L,id id,T有一个综合属性type，其值为integer或real。L.in由T.type确定后逐步传递到下边有关结点使用。这种属性称为继承属性。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2

6、023年11月16日星期四,10,五、属性的初始值,终结符号只有综合属性，它们由词法分析器提供。非终结符号既有综合属性也可有继承属性，文法开始符号的所有继承属性作为属性计算前的初始值。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,11,5.2 语法制导翻译法,语法制导翻译法的基本思想：对文法的每一条产生式，设计语义子程序。在语法分析的过程中，当使用一条产生式推导或归约时，调用该语义子程序进行属性计算，完成预定的翻译工作。语法制导翻译法：在语法分析的过程中，依随分析过程，根据每个产生式添加的语义动作进行翻译的方法。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期

7、四,12,语义子程序,语义子程序也称为翻译子程序，语义动作。它描述了有关产生式所对应的翻译工作。语义动作一方面指出了产生式所对应的符号串的意义；另一方面又按照这种意义规定了对应的属性计算加工动作。语义动作：查填各种表格计算某变量的值生成某种中间代码打印错误信息等等,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,13,LR分析制导的具体实现方法,1、为文法产生式设计语义子程序。2、为文法构造一张无冲突的LR分析表。3、修改总控程序，归约时调用语义子程序。4、扩充LR分析栈，用来存放各文法符号对应的语义信息。例如：(1).EE1+E2E.val=E1.val+E2.val(2).

8、EE1*E2E.val=E1.val*E2.val(3).E(E1)E.val=E1.val(4).EdigitE.val=lex.digit,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,14,#,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,15,扩充的LR分析栈：,(1).EE1+E2E.val=E1.val+E2.val(2).EE1*E2E.val=E1.val*E2.val(3).E(E1)E.val=E1.val(4).EdigitE.val=lex.digit,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,16,第五章语法制

9、导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,17,5.3 中间语言,常用的中间语言有:一、逆波兰式二、三元式与间接三元式三、树形表示法四、四元式,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,18,一、逆波兰式,1、逆波兰式（后缀式）：每一运算符都置于其运算对象之后。（无括号表达式）中缀表示后缀表示A*BAB*A+B*CABC*+(A+B)*(C+D)AB+CD+*(a=0&b3)|(e&x!=y)a0=b3&exy!=&|,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,19,2、LR分析制导生成逆波兰式,文法：0 EE空1EE(1)+E(2)pri

10、nt+2EE(1)*E(2)print*3E(E(1)空4Eiprint i,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,20,二、三元式与间接三元式,一般形式：（op，AG1，AG2）例如：a:=-b*(c+d)三元式为：（，b，）（+，c，d）（*，）（:=，a）,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,21,间接三元式,例如：语句X:=(A+B)*CY:=D(A+B),第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,22,三、树形表示法,抽象语法树：在语法树中去掉那些对翻译不必要的信息，从而获得更有效的源程序中间表示。这种变换后

11、的语法树称为抽象语法树。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,23,树形表示,A*B+C*D,+,C,*,A,*,B,D,末端结点表示一个运算对象,每一个内结点表示一个一元或二元运算符。,树形表示是三元式的翻版,(3)+,(1)*,(2)*,C,A,B,D,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,24,四、四元式,一般形式：(op，AG1，AG2，result)直观形式：result:=AG1 op AG2例如：求x:=a+b*c的四元式。(*，b，c，T1)直观式：T1:=b*c(+，a，T1，T2)T2:=a+T1(:=，T2，x)x:=

12、T2,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,25,采用自下而上的语法制导翻译法语义 动作的设计,（1）搞清楚源结构和目标结构,（2）自下而上的语法制导翻译特点：栈顶形成句柄，归约时执行相应语义 动作,（3）给出从源结构到目标结构的变换 方法,5.8 自底向上语法制导翻译,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,26,例.设文法及其相应的语义动作如下:,Sa print“2”,SbTc print“1”,TR print“3”,RR/S print“4”,RS print“5”,采用自下而上语法制导翻译,给出输入串bR/bTc/bSc/ac的翻译

13、结果,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,27,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,28,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,29,一、简单算术表达式和赋值语句的翻译,定义几个过程和函数：lookup(id.name)：检查id.name是否出现在符号表中，如果在，则返回其指针；否则，返回 NULL 表示没有找到。emit（result:=AG1 op AG2）：产生一个四元式，并填入四元式表中。newtemp()：该函数返回一个新的临时变量。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,3

14、0,文法：P2161.S i=E p Lookup(i.name);if(p=NULL)error();else emit(pE.place 2.E E(1)E(2)E.place newtemp();emit(E.placeE(1).placeE(2).place)3.E E(1)*E(2)E.place newtemp();emit(E.placeE(1).place*E(2).place)4.E（E(1)）E.place E(1).place；5.E i p Lookup(i.name);if(p!=NULL)E.place p;else error();,第五章语法制导翻译和中间代码产

15、生,2023年11月16日星期四,31,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,32,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,33,二、布尔表达式的翻译,1、EE E2、EE E3、E E4、E(E)5、Eid rop id6、Eid,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,34,1、类似算术表达式的翻译方法,（求每个因子，再求表达式的值）例如：布尔表达式：a b c三地址序列：T1:=cT2:=b T1T3:=a T2,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,35,1.E E(1)E(2)E.pl

16、ace newtemp()；emit(E.placeE(1).placeE(2).place)2.E E(1)E(2)E.place newtemp()；emit(E.placeE(1).placeE(2).place)3.E E(1)E.place newtemp()；emit(E.place E(1).place4.E(E(1)E.place E(1).place；5.E i(1)rop i(2)E.place newtemp()；emit(if i(1).place rop.op i(2).place goto next+3);emit(E.place 0);emit(goto next

17、+2);emit(E.place 1);6.E i E.place i.place；,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,36,EE Ea b E E cd ef,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,37,2、根据布尔表达式的特殊性采取某种优化措施,A Bif A then trun else BA Bif A then B else false A if A then false else true对非终结符E赋予两个出口真出口：布尔表达式为真时，需转移的四元式地址。假出口：布尔表达式为假时，需转移的四元式地址。,第五章语法制导翻译和中

18、间代码产生,2023年11月16日星期四,38,设置两个语义变量：E.ture:用来记录表达式E对应的四元式需回填真出口的四元式的地址所构成的链。E.false:用来记录表达式E对应的四元式需回填假出口的四元式的地址所构成的链。定义三个函数：,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,39,链接函数merge(P1,P2)：把以P1和P2为链首的两条链合并为一，返回合并后的链首（当P2=0时，返回P1;当P20时，返回P2）。int merge(int P1,int P2)int P;if(!P2)return P1;else P=P2;while(P.result 0)

19、P=P.result;P.result=P1;return P2;,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,40,回填函数backpatch(p,t)：把p所链接的每个四元式的第四分量都回填为t。void BP(int p,int t)int q=p;while(q)int q1=q.result;q.result=t;q=q1;return;建链函数makelist(i)：创建一个仅含i的新链表。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,41,定义三种四元式：(jnz,a,-,p)if a goto p(当a为真时转向第p四元式）(jrop,x

20、,y,p)if x rop y goto p(j,-,-,p)goto p(无条件转向第p四元式)四元式表的指针nextquad（nextq）：每执行一次emit后，nextq自动加1。E.code：为及时回填转移地址,使用语义变量 E.code 记录表达式E的第一个四元式语句序号。,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,42,1.E i E.tr=next;E.fa=next+1;E.code=next;emit(if i.place goto-);emit(goto _);2.E i(1)rop i(2)E.tr=next;E.code=next;E.fa=nex

21、t+1;emit(if i(1).place rop.op i(2).place goto _);emit(goto _);3.E(E(1)E.code=E(1).code;E.tr=E(1).tr;E.fa=E(1).fa;4.E E(1)E.tr=E(1).fa;E.fa=E(1).tr;5.E E(1)E(2)bp(E(1).fa,E(2).code)；E.code=E(1).code;E.tr=merg(E(1).tr,E(2).tr);E.fa=E(2).fa;6.E E(1)E(2)bp(E(1).tr,E(2).code)；E.code=E(1).code;E.tr=E(2).t

22、r;E.fa=merg(E(1).fa,E(2).fa);,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,43,例如布尔表达式 a bc d 的翻译过程如下:,E(1)c d,100 if a b goto 0,101 goto 0,E(1).tr=100;E(1).fa=101;E(1).code=100;,E(1)E(2),102 if c d goto 0,103 goto 0,E(2).tr=102;E(2).fa=103;E(2).code=102;,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,44,E,bp(E(1).fa,E(2).code)

23、=bp(101,102);E.fa=E(2).fa=103;E.tr=merg(E(1).tr,E(2).tr)=merg(100,102)=102;E.code=E(1).code=100,100 if a b goto 0,101 goto 0,102 if c d goto 100,103 goto 0,E(1)E(2)归约为E,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,45,102 if c d goto 100,103 goto 0,100 if a b goto 0,101 goto 102,布尔表达式 a bc d,E.tr=102,E.fa=103,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,46,三、控制语句的翻译,Sif E then M S N else M SNMSif E then M SSwhile M E do M SSbegin L endSALL;MSLS,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,47,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,48,第五章语法制导翻译和中间代码产生,2023年11月16日星期四,49,104,